科环国能智深：让电站“智”起来

摘要：科环国能智深是国务院国资委评选的“科改企业”和创建世界一流专业领军示范企业，聚焦智能化升级、多元化拓土、国产化攻坚，为强化企业科技创新主体地位、以科技创新引领产业创新提供了一个可供借鉴的样本。《国资报告》杂志第2期刊发原创文章《科环国能智深：让电站“智”起来》

编辑荐语

科环国能智深是国务院国资委评选的“科改企业”和创建世界一流专业领军示范企业，聚焦智能化升级、多元化拓土、国产化攻坚，为强化企业科技创新主体地位、以科技创新引领产业创新提供了一个可供借鉴的样本。《国资报告》杂志第2期刊发原创文章《科环国能智深：让电站“智”起来》，以供参考。

与大多数电厂不同，国家能源集团内蒙古上海庙发电有限公司（以下简称“上海庙电厂”）的集控室旁边还有一间专门的智慧信息室。这间智慧信息室与钢铁、汽车、港口等智能化程度较高的行业企业的智慧中心类似，工作人员面前的大屏幕上，智能监盘、智能控制等模块的信息实时更新并不时弹出智能决策指导。

“技术人员昨天给除盐水泵进行了一次小型智能化升级，运行不到24小时已经减少了400多次人工操作。系统还在不断学习持续进化，未来这种智能化升级有望从除盐水泵等辅机延伸到锅炉、汽轮机、发电机3大主机。”上海庙电厂智慧信息中心技术员魏铭毅说。

上海庙电厂将全国产自主可控智能分散控制系统（iDCS）首次应用于100万千瓦火电机组。这套iDCS由国能智深控制技术有限公司（以下简称“科环国能智深”）自主研发，该公司隶属于国家能源集团科技环保有限公司（以下简称“科环集团”），是我国能源行业工业控制领域的龙头企业。

工业控制系统被誉为能源装备的“大脑和神经中枢”。iDCS以传统的DCS（分散控制系统）为基础，扩展感知信息、融合人工智能与大数据分析技术，具备自学习、自趋优、自诊断、自恢复、自适应、自组织等智能化特征。“双碳”目标下，由科环国能智深自主研发的iDCS目前已累计应用超过130台套，iDCS系列技术产品实现火水核新“谱系化”发展。

科环国能智深是国务院国资委评选的“科改企业”和创建世界一流专业领军示范企业。该公司深耕工业控制领域40余年，其前身是原水利电力部下属电科院电厂自动化所。作为转制科研院所，该公司深度融入国家能源集团以全球最大电力装机规模所创造的科技成果转化应用场景；作为央企子公司，该公司与清华大学、华北电力大学等高校建立创新联合体，整合科技创新资源；作为传统产业一分子，该公司在业内率先研发出iDCS，推动能源行业从自动化向智能化升级；作为国产化先锋，该公司从最早开展国产DCS研发到如今实现全产业链国产化，不断强化安全支撑作用；作为高新技术企业，该公司走过从引进、消化、吸收国外先进技术到自主创新的发展道路，引领中国在该领域实现跟跑到并跑再到领跑的跨越。

科环国能智深为强化企业科技创新主体地位、以科技创新引领产业创新提供了一个可供借鉴的样本。

智能化升级

2016年11月，在中国工程院院士、时任华北电力大学校长刘吉臻的推动下，“智能发电”被首次写入国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划》。

在当年7月，华北电力大学与原中国国电（后与中国神华重组成国家能源集团）共建的“智能发电协同创新中心”揭牌成立，正式推出“智能发电”的概念。这个由央企和高校打造的创新联合体具有较强的科技创新和科技成果转化实力，此前双方曾合作完成了2014年度国家科学技术进步奖二等奖项目“大型超超临界机组自动化成套控制系统关键技术及应用”。科环国能智深也参与了这个获奖项目，其在国内大型火电机组DCS市场占有率约22%。

但智能发电并非易事。在我国，金融等服务业、钢铁等流程型制造业、整车组装等离散型制造业最后环节的智能化成熟度相对较高。发电行业却情况特殊，其设备和流程庞大复杂，地域差异较大，对安全性、稳定性、保密性等的要求较高。更重要的是，发电厂并非独立的工厂，而需接受电网统一调度，“双碳”目标下火电厂还需深度调峰、快速调峰，这大幅增加了智能化的难度。

2017年初，在智能发电协同创新中心的组织下，智能发电运行控制系统（ICS）正式进入研发阶段。科环国能智深承担起ICS的研发工作，刘吉臻被聘为项目技术负责人和首席科学家，位于内蒙古鄂尔多斯的国家能源集团东胜电厂被确定为试点应用单位。

“研发团队大概有40人，开展了一年半的集中攻关。大家经常一起干到凌晨，有时干脆直接住在办公室，周六日经常加班。”科环国能智深智能技术部副经理安凤栓回忆。

2018年7月，业内首套ICS在东胜电厂1号机组正式投运。近一年后，2号机组及厂级ICS也正式投运。

2019年10月，“智能发电运行控制系统研发及其应用”科学技术成果鉴定会召开。多位院士和专家组成的鉴定委员会认为，该系统“整体技术达到国际领先水平”，并具有5个主要创新点，即提出了双层网络结构（ICS+ISS）的智能发电运行控制系统架构，构建了自主可控的智能发电运行控制系统平台，研发了基于深度神经网络模型的广义预测控制、强化学习等智能运行控制算法，研发了模型自弈、故障特征学习、深度搜索等智能分析诊断算法，构建了具有主动防御、边界防护、集中监管功能的工控系统网络安全解决方案。

“智能发电运行控制系统研发及其应用”项目获得2020年度电力科学技术进步奖一等奖，相关成果“火电智能控制系统”入选国务院国资委《中央企业科技创新成果推荐目录（2020年版）》。

2020年12月，ICS经过迭代更新升级形成新一代全自主可控iDCS。这一次，国家能源集团选择内蒙古鄂尔多斯的布连电厂和上海庙电厂作为试点，前者是对一台老电厂的66万千瓦火电机组进行智能化升级改造，后者则将智能化方案融入一座新电厂的100万千瓦火电机组建设。

2021年5月，科环国能智深研发的自主可控iDCS在布连电厂2号机组完成首台示范应用。同年12月，iDCS在上海庙电厂完成首台百万机组示范应用的捷报再次传来。

“从电厂工人的角度来看，iDCS在减少工作量、提升精确度等方面成效显著。比如，除盐水泵智能化改造开展1个月来，日均操作量已降低95%以上；扇区冷却母管的温度压力控制，以前人为操作会比较保守，但现在系统能理性计算一个最优值，平衡经济与安全。”魏铭毅向记者更新进展情况。

从内蒙古鄂尔多斯起步，科环国能智深研发的iDCS累计在全国各地的火电厂应用达到100台套，“智慧监盘、少人值守、自趋优运行”的智能化运行模式成为现实。

2024年，科环国能智深牵头主编的行业标准《火力发电厂智能控制系统技术规范》发布并正式实施，标志着国家能源集团牵头自主研发、首次应用并规模化推广的火电iDCS得到了全行业的认可。

多元化拓土

科环国能智深在火电之外不断开疆拓土。

这种多元化战略首先体现在组织架构上。科环国能智深综合管理部副经理高宇鹏介绍，该公司针对火电业务纵向设立了智能技术部、市场营销中心、工程中心等部门，但随着业务领域不断拓展，该公司还横向成立了水电新能源事业部、核电仪控事业部、煤炭事业部、化工事业部等部门。

创新联合体建设也围绕多元化战略不断扩张“朋友圈”。“除华北电力大学外，我们还与清华大学、北京化工大学、中国矿业大学等高校合作开展科技创新。”科环集团副总工程师、科环国能智深首席科学家田雨聪说。

国家能源集团为科环国能智深的多元化战略提供广阔的应用场景。该公司电力装机容量已突破3亿千瓦，在全国总装机量占比超过1/10，成为全球装机规模最大的企业。其在火电和风电2个细分领域的装机量也居世界首位，水电、光伏发电等细分领域装机量处于中国前列。此外，国家能源集团还是全球最大煤炭生产企业和全球最大煤制油煤化工企业。

10余年来，科环国能智深研发的产品已广泛应用于火电、水电、核电、风电、光伏发电、天然气发电、地热发电、煤矿生产、煤化工等领域，在国家能源集团之外也有大量应用。进入iDCS时代，其iDCS在非火电领域应用已超过30台套。

水电iDCS依托国家能源集团下属吉牛水电站和玛尔挡水电站实施。科环国能智深水电新能源事业部专家李朝锋介绍，基于水电厂智能管控需求，该公司在云边协同控制器的软硬件机制、基于组播订阅数据传输功能、监控系统上下位机软件一体化、现地层和厂站层扩展输入输出EIO功能、系统可视化组态技术等方面进行了研发并取得了突破。

2023年4月，国内首个采用iDCS架构的基地型光伏控制系统在国家能源集团下属宁东200万千瓦复合光伏基地投运。“项目研发了首套基于国产芯片和操作系统的百万千瓦级光伏智能管控系统，实现了大型光伏电站就地控制与远程集控一体化，为国家‘沙戈荒’风光电基地开发、新型电力系统建设和能源数智化转型提供了关键原创技术。”李朝锋说。

2025年的第一天，科环国能智深在核电领域实现“破冰”。中核集团旗下“华龙一号”漳州核电1号机组正式投入商业运行，其DCS采用了科环国能智深基于成熟大型火电控制系统自主研发的新一代核电分散控制系统——EDPF-NU平台。“核电是一个对安全性要求极高的行业，因而对DCS的功能、性能指标要求也极其严苛。科环国能智深建立了科学全面的核电质保体系,为攻克核电DCS‘卡脖子’问题打下了坚实的基础。EDPF-NU平台均为自主研发，特别是控制器同步、系统自诊断、时钟同步和数据存储等功能取得了重大突破。”科环国能智深核电仪控事业部副总经理桑明说。

他介绍，漳州核电现已开工建设的4台“华龙一号”核电机组DCS均采用科环国能智深研发的EDPF-NU平台。此外，EDPF-NU平台还应用于世界首套陆上商用模块化核电小堆“玲龙一号”——海南昌江小堆DEH系统等项目。

国产化攻坚

“国产化”是科环国能智深的一个重要标签。

1984年，我国首个研发应用电站自动化控制系统产品和技术的科研机构——电科院电厂自动化所成立，这便是科环国能智深的前身。这家新机构的很多成员曾参与过1964年原国家科技委员会的“上海南市电厂火电厂计算机应用科学试点”项目。

彼时，我国火电机组的DCS完全被国外所垄断。“当时一套30万千瓦机组的DCS售价就高达几千万元，并且工程服务也不及时，后续运维成本畸高，但是又不得不用。”田雨聪回忆。

在那个资料匮乏、设备稀缺、技术基础薄弱的年代，经过8年努力，电科院自动化所终于在1992年研发出我国第一套DCS，并成功应用于安徽淮北电厂，一举打破国外垄断。

1999年，电科院下属电厂自动化所与电厂西屋工程中心重组成立北京电研智深控制技术有限公司，开启科研院所转制之路。此后近20年，该公司虽几经变更，但坚持走消化吸收与自主研发相结合的道路，一方面积极开展与西屋、ABB、西门子等跨国公司的技术合作，另一方面坚持研发具有完全自主知识产权的工业控制系统产品和技术，从而取得数十项“中国首台套”和“世界第一”业绩。

近年来，以iDCS成功研发为标志，科环国能智深将“国产化”摆上更加突出的位置。iDCS实现关键核心电力装备的自主国产化，应用软件100%自主研发、芯片100%国产化、操作系统100%国产化，核心知识产权100%自主可控。“系统访问的安全性得到有效控制，不存在后台数据泄露风险，对保障我国能源生产与供给安全作出贡献。”田雨聪说。

但全产业链国产化不只是零部件的简单替换。田雨聪介绍，以芯片为例，为实现芯片100%国产化，科环国能智深对所有电路进行了重新设计。“这也算是拓展了国产芯片的应用空间。”

为提升产业链控制能力，科环国能智深于2022年成立国能智深（天津）控制技术有限公司。其智能制造产线于2023年投产，并在当年入选国家级智能制造优秀场景名单。“我们这条产线是按照最高标准打造的，它让科环国能智深在产品研发、生产制造到工程服务的每一个环节都能自主可控，年产量可达60万块。”科环集团党委委员、副总经理，国能智深党委书记、董事长冯健说。

国产化新产品的研发应用正加速推进，存量市场的国产化替代改造工作也在有条不紊地开展。我国工业控制领域曾长期被国外垄断。截至目前，科环国能智深已对210台套主机DCS进行国产化替代改造，其中进口品牌主机DCS有173台套；对161台套DEH（汽轮机数字电液控制系统）进行国产化替代改造，其中进口品牌DEH有129台套。

不只是一枝独秀。在科环国能智深的引领下，近年来，其他发电央企旗下负责工业控制技术研发的子公司也蓬勃发展起来，为国产化注入新的活力。